Videosorveglianza e offerta SAIET Intelligent Video Systems

La Motion Detection negli impianti di
Videosorveglianza
Ing. Davide Gazzotti – Responsabile Marketing IVS, SAIET Telecomunicazioni SpA
La rilevazione del movimento (in inglese motion detection) è una funzione importante offerta dai
sistemi di videosorveglianza professionale di ultima generazione: telecamere, video server,
videoregistratori digitali e software di gestione video. Nell’articolo di questo mese ne esamineremo
il funzionamento e le possibili applicazioni nella realizzazione di sistemi di sorveglianza video
avanzati.
Indice
1
1.1
1.2
2
2.1
2.2
2.3
2.4
3
3.1
3.2
COME FUNZIONA LA MOTION DETECTION
1
Rilevamento Variazioni e Analisi dei Contenuti Video
Configurazione e Falsi-positivi
1
2
APPLICAZIONI
2
Ottimizzazione della banda e dello spazio disco occupati
Segnalazione pre-allarmi in stazione di controllo presidiata
Pilotare telecamere PTZ motorizzate
Integrazione con sistemi anti-effrazione o con sistemi di pagamento
ACCORGIMENTI
2
3
3
3
4
L’importanza della qualità video
La programmazione flessibile della MD
4
4
CONCLUSIONI
PROSSIME USCITE
5
5
1 Come funziona la Motion Detection
La rilevazione del movimento (in inglese Motion Detection, o per brevità MD) è una funzione offerta
da tutti i sistemi di videosorveglianza professionale di ultima generazione: telecamere, video server,
videoregistratori digitali e applicazioni software di gestione video sono spesso dotati di funzione
MD con diversi tipi di funzionalità, diversi livelli di sofisticazione e vari possibili utilizzi.
1.1 Rilevamento Variazioni e Analisi dei Contenuti Video
Il movimento viene rilevato analizzando selettivamente le variazioni in più fotogrammi di una
ripresa video. Esistono due diverse tipi di sistemi di rilevamento:
a. Con analisi della variazione dei pixel nella zona/e di interesse dell’inquadratura,
tipicamente dotati di sensibilità di intervento programmabile per ignorare movimenti di
ampiezza o velocità non rilevante.
b. Con analisi intelligente dei contenuti dell’inquadratura mediante algoritmi che
identificano la sagoma e il peso relativo degli oggetti che si muovo sullo sfondo della
zona/e di interesse.
Tutti i sistemi di sicurezza video, professionali
e non, di ultima generazione includono il
rilevamento di tipo A (figura a destra), ma solo
quelli
più
evoluti
sono
dotati
di
programmazione
flessibile
e
avanzata.
Solamente i sistemi con funzioni di analisi dei
contenuti video (in inglese Video Content
Analysis o VCA) sono dotati di vere e proprie funzioni di Intelligent
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Video (o IV) di tipo B (figura a sinistra) anche capaci di implementare sofisticate funzioni di
sicurezza anti-terrorismo. In questo articolo esamineremo principalmente le funzioni
immediatamente realizzabili con sistemi di tipo A, mentre le soluzioni Intelligent Video saranno
oggetto di apposito approfondimento.
1.2 Configurazione e Falsi-positivi
I sistemi di MD, e ancor più quelli con funzioni IV, per essere sfruttati appieno richiedono
un’accurata programmazione che, per ogni inquadratura, prevede tre passi fondamentali al fine di
poter poi predisporre le azioni logiche previste a seguito di una segnalazione di MD:
(1) selezione della o delle zone sensibili dell’inquadratura;
(2) identificazione della soglia di intervento che fa scattare la segnalazione di MD sulla zona
o zone sensibili;
(3) programmazione delle logiche e delle operazioni conseguenti all’evento di MD;
(4) test operativo e tuning dei due passi precedenti con simulazione della segnalazione.
In ogni caso tutti i sistemi di MD sono affetti intrinsecamente dal difetto di generare un certo
numero di segnalazioni “false-positive”, ovvero segnalazioni di movimenti che in realtà non sono
dovute a reali minacce alla sicurezza delle aree sorvegliate. I sistemi IV permettono di minimizzare
drasticamente il numero di falsi-positivi in quanto sono in grado di non considerare le lente
variazioni dello sfondo dovute ai cambiamenti di illuminazione o ad altri fattori climatici o
ambientali, per dare rilevanza solo ai movimenti generati di soggetti che hanno un peso minimo
nell’inquadratura, tipicamente analogo a quello di persone o autovetture.
2 Applicazioni
Nei sistemi di sicurezza logica e fisica i sistemi video non sostituiscono mai le logiche di allarme
tipiche di una piattaforma anti-effrazione o le prestazioni fisiche dei sensori di campo, quali sensori
di apertura porte, presenza, passaggio, vibrazione, allagamento, gas, termici, etc. Al contrario un
sistema di videosorveglianza è un’utile integrazione ai sistemi di sicurezza che può,
opportunamente progettato, fornire:
- Supervisione in real-time degli eventi live.
- Accesso visivo a locazioni remote anche non presidiate.
- Consultazione archivio registrazioni per ricostruire la dinamiche degli eventi.
- Identificazione di persone, veicoli, etc. coinvolti in eventi rilevanti, sia live che dalle
registrazioni.
- Raccolta materiale probatorio ai fini investigativi o giuridici.
Per via dell’intrinseca generazione di eventi “falsi-positivi”, le segnalazioni di movimento generate
mediante l’analisi di una ripresa video, non sono di norma utilizzate per generare veri e propri
allarmi con affidabilità pari a quelli generati dai sensori anti-effrazione, che in genere scatenano
logiche che prevedono l’escalation al presidio di sicurezza preposto mediante segnalazione con
combinatori telefonici/SMS/e-mail.
Le segnalazioni di eventi di MD sono invece utilissime in varie situazioni che vanno dal presidio
remoto di grandi aree al sistema stand-alone per piccoli esercizi commerciali. Vediamo come.
2.1 Ottimizzazione della banda e dello spazio disco occupati
L’ottimizzazione della banda di trasmissione e dello spazio di archiviazione dei video digitali si
ottiene principalmente con un corretto uso della MD. In particolare in tutti i sistemi professionali è
possibili indicare al sistema di trasmettere effettivamente video o memorizzarli su disco soltanto su
segnalazione di MD su di un’area di rilievo. Impropriamente talvolta è consuetudine dire che si
“accende la telecamera” solo su movimento: in realtà la telecamera è sempre accesa, e trasmette
e/o memorizza i video solo su evento di movimento secondo le logiche di zona e sensibilità
configurate. Un’attenta configurazione del sistema permette di rallentare fino al limite a 0 fps
(fotogrammi per secondo) la velocità di registrazione in assenza di movimenti significativi. oppure
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al contrario di accelerarla fino al real-time (25fps) in caso di movimento o di segnale da parte di
sensori anti-effrazione esterni alla telecamera (esempio sensori PIR).
2.2 Segnalazione pre-allarmi in stazione di controllo presidiata
Come indicato in 1.2 gli eventi di MD non hanno in genere la stessa affidabilità e conseguente
priorità di segnalazione degli eventi da sensori di sistemi di allarme antri-effrazione, pertanto è in
realtà impraticabile l’utilizzo della MD per sostituire la generazione di allarmi di effrazione fisica per
la conseguente gestione logica delle segnalazioni (sirena, combinatore telefonico, e-mail, SMS).
Ciò nonostante gli eventi di MD sono fondamentali anche in alcuni scenari di security complessi,
quali, ad esempio, la stanza di controllo di un presidio che deve monitorare decine (o centinaia) di
telecamere: è scientificamente provato che il livello di attenzione di una persona che osserva le
scene inquadrate da selezioni cicliche multi schermo di telecamere di sicurezza cala drasticamente
dopo solo un quarto d’ora di osservazione. E’ pertanto fondamentale utilizzare in modo accorto la
MD per mandare in primo piano (tecnicamente si parla di “generare un pop-up”) le telecamere che
sono via via interessate da eventi di MD rilevanti. L’eventuale evento falso-positivo viene in questo
caso filtrato dalla supervisione umana, ma così facendo si limita drasticamente il numero di
immagini da monitorare a vista richiamando forzatamente col pup-up l’attenzione dell’addetto di
sicurezza solo sulle scene che potrebbero contenere movimenti rilevanti.
In ambienti aperti al pubblico (strade, centri commerciali, ma anche negozi e uffici durante
l’apertura) è spesso impossibile utilizzare sistemi di MD, se non i sistemi IV dotati di logiche di
conteggio statistico o di riconoscimento dei pacchi abbandonati (pre-allarme anti-terrorismo).
Se la richiesta di affidabilità del pre-allarme è superiore a quella fornibile con la corretta
configurazione di MD (con o senza IV), si suole utilizzare la segnalazione di eventi integrando nella
soluzione di sicurezza video sensori di campo o segnalazioni di impianti di sicurezza fisica e di
allarme: tutti i sistemi di ripresa e di registrazione davvero professionali si possono interfacciare
con sensori o sistemi di allarme esterni mediante contatti relay programmabili.
2.3 Pilotare telecamere PTZ motorizzate
Spesso si utilizzano telecamere PTZ motorizzate programmate per effettuare una ronda di
sorveglianza su grandi aree: tipicamente la telecamere brandeggia fra due punti di preset
trovandosi in posizione relativamente grandangolare senza soluzione di continuità. In questo modo
però si perde il dettaglio di eventuali eventi rilevanti e non si sfruttano le notevoli capacità di in
gradimento degli obiettivi Zoom delle moderne telecamere Speed Dome. Per ovviare a ciò è
possibile fare in modo che un evento rilevante, ad esempio un MD o la chiusura di un contatto
relay dovuta a un sensore di presenza o passaggio in campo, camandi alla telecamera di
effettuare un ingrandimento della zona soggetta al moviemtno.
Esempio: un grande parcheggio di 200x200mt può essere monitorato da 2 sole telecamere, una
telecamera Speed Dome PTZ posta al centro che effettua una ronda a 360°, e una telecamera
fissa grandangolare che inquadra genericamente tutto il parcheggio rivolta verso il varco di
ingresso/uscita del parcheggio: a ulteriore dettaglio di chi entra/esce l’evento di MD programmato
sulle aree di interesse nella telecamera rivolta verso il varco comanda la sequenza di zoom che
ingrandisce al livello di dettaglio necessario a leggere targhe e riconoscere persone che
attraversano il varco; in mancanza di movimenti sul varco, dopo pochi secondi la telecamera PTZ
centrale torna alla sua ronda generica sul parcheggio.
2.4 Integrazione con sistemi anti-effrazione o con sistemi di pagamento
Come più volte accennato la sicurezza video rappresenta un’importante integrazione alla sicurezza
fisica e logica gestita dai sistemi di allarme antri-effrazione, pertanto tutti i sistemi di ripresa e di
registrazione davvero professionali possono essere interfacciati con sensori o con sistemi di
allarme esterni medianti opportuni contatti relay, alla cui chiusura/apertura far accadere qualcosa.
E’ comunque sempre possibile configurare i sistemi di videosorveglianza con servizi di rete IP
dotati di funzionalità di MD con logiche di segnalazione su contatti esterni (da inviare a centraline
di allarme), o di invio via internet della segnalazione dell’evento di MD. Nei sistemi di ultima
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generazione è possibile allegare anche immagini Jpeg o interi spezzoni di filmati contenenti alcuni
secondi pre- e alcuni secondi post- allarme.
Al contrario, i sistemi di sorveglianza video non sono
sistemi telefonici, quindi è in genere necessario integrare
nella soluzione combinatori telefonici esterni, magari su rete
GSM, per generare SMS o MMS di avviso degli eventi di
MS.
Inoltre i sistemi di gestione e archiviazione video possono
sovraimprimere alla riprese eventuali stringe identificative
delle transazioni che avvengono in registratori di cassa,
apparecchi POS o ATM bancari (sportelli bancomat).
Queste stringe vengono inviate al sistema di registrazione
video mediante porta seriale RS-232 di cui sono in genere
dotati tutti i sistemi POS/ATM.
3 Accorgimenti
L’affidabilità della segnalazione di MD è assolutamente importante: un eccesso di eventi falsipositivi renderebbe il sistema assolutamente inutile (vi ricordate la pecora che gridava sempre “al
lupo-al lupo”I).
3.1 L’importanza della qualità video
L’affidabilità della segnalazione di MD richiede una qualità video superiore: immagini pulite con
colori brillanti e precisi sono meglio analizzabili di quelle sgranate o rese praticamente
monocromatiche dalla scarsa qualità della telecamera, ma, soprattutto, è la presenza di “rumore”
di fondo nella ripresa video che può generare una quantità incredibile di eventi falsi-positivi,
rendendo una soluzione del tutto inutilizzabile. Si tratta di quella saltellante grana che si incontra in
TV quando una stazione è mal sintonizzata, e che nelle telecamere di videosorveglianza appare di
notte quando la telecamera amplifica al massimo la poca luce presente.
A questo proposito le telecamere di ultimissima generazione, quelle dotate di sistemi di riduzione
digitale del rumore elettronico, magari basate su sofisticati algoritmi non lineari, sono le telecamere
che riescono a restituire le immagini migliori per essere poi sottoposte a logiche di MD o di IV.
3.2 La programmazione flessibile della MD
Una maggiore flessibilità di configurazione permette di
minimizzare le segnalazioni false-positive e tipicamente consta
della possibilità di:
-
Indicare in maniera flessibile le zone di interesse, mediante
matrice di aree sensibili, o, meglio, mediante la definizione
libera di aree di interesse multiple (a lato la
programmazione di una telecamera Samsung SHC-735).
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-
Indicare per ogni zona la sensibilità di intervento del MD, in modo da ignorare le variazioni
troppo piccole o troppo lente per essere rilevanti (cambiamenti della luce ambiente).
Inoltre, nel caso di ambienti domestici o uffici è fondamentale poter associare logiche di
schedulazione alla gestione degli eventi di MD: ad esempio è normale che qualcosa si muova in
un negozio o in un ufficio durante le ore di apertura, ma non è affatto normale che ci siano
movimenti durante le ore notturne di chiusura.
Conclusioni
La Motion Detection è un’importante funzionalità per la generazione di eventi di (pre-)allarme il più
possibile affidabili e rilevanti. Viene utilizzata innanzi tutto per ottimizzare la banda di trasmissione
e lo spazio di archiviazione dei video digitali, ma anche per massimizzare l’attenzione degli addetti
nelle control room dei grandi impianti di sicurezza video, e può essere utilizzata anche per inviare
segnalazioni di movimenti sospetti via internet o via e-mail o, infine, per direzionare una
telecamere motorizzata a ingrandire i particolari rilevanti in una grande area monitorata. I sistemi
dotati di logiche avanzate di Video Content Analysis realizzano vere soluzioni di Intelligent Video
che minimizzano le segnalazioni false-positive e possono essere utilizzati per generare pre-allarmi
anti-terrorismo o per effettuare conteggi statistici di persone, vetture etc.
La qualità della telecamera utilizzata e delle conseguenti immagini video, e la corretta
configurazione della funzione di MD è fondamentale per garantire l’efficacia della soluzione di
sicurezza complessiva
Prossime Uscite
Nell’ambito deelle soluzione di Videosorveglianza, a Ottobre parleremo di
Sicurezza video, centralizzazione video, e accesso remoto da
telefono cellulare, mentre a Novembre approfondiremo la frontiera degli
Intelligent Video Systems analizzando lo stato dell’arte con uno sguardo
pratico a quanto effettivamente realizzabile in diversi ambiti applicativi.
Castel Maggiore (BO) – 1 Settembre 2008
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